ITVR20090061A1 - Procedimento ed impianto per il trattamento di due fluidi - Google Patents

Description

PROCEDIMENTO ED IMPIANTO PER IL TRATTAMENTO DI DUE FLUIDI.

La presente invenzione riguarda un procedimento ed un impianto per il trattamento di due fluidi ed, in particolare, essa concerne un dispositivo per la miscelazione controllata di due fluidi, tipicamente un gas o una miscela deossigenante e una bevanda, quale il vino, includente molecole volatili o gassose, un procedimento per la separazione di due fluidi, quali bevande e molecole volatili o gassose presenti in esse, ed impianto destinato a realizzare tale procedimento di separazione.

Ad oggi sono noti vari dispositivi per la miscelazione di fluidi, quali ad esempio, dispositivi di laminazione di liquidi (che creano una pellicola o film), dispositivi saturatori, oppure serbatoi più o meno grandi, quali le colonne, nei quali i fluidi possono essere alimentati in controcorrente. Nelle colonne inoltre, si prevedono solitamente elementi, quali sfere (ad esempio di vetro) o simili destinati ad aumentare la superficie di contatto tra i fluidi da miscelare.

È stato anche proposto di inserire in tubazioni di convogliamento dei fluidi delle cosiddette “candele porose” costituite da elementi a cappuccio, le cui pareti laterali sono realizzate in materiale poroso ed all’interno dei quali vengono alimentati (ad esempio mediante tubicini) fluidi secondari, ad esempio gas da miscelare con un fluido convogliato lungo le tubazioni. Questi ultimi dispositivi sinora proposti vengono immessi nelle tubazioni e, quindi, ne riducono la sezione trasversale di convogliamento. Si tratta perciò di dispositivi od apparecchiature “intrusivi”, che determinano un aumento delle perdite di carico che il fluido principale od i fluidi principali subiscono lungo la linea di alimentazione. Se si aumentasse la sezione delle tubazioni, si otterrebbe una riduzione della velocità radiale dei fluidi principali e quindi l’efficienza di miscelamento o solubilizzazione.

I dispositivi od apparecchiature noti, poi, generano turbolenza nei gas da immettere in un fluido principale, generalmente un liquido. Come è noto, tale fenomeno impedisce o comunque ostacola la formazione di micro-bolle di gas. Il gas rimane quindi nel fluido principale sotto forma di macro-bolle che non riescono a miscelarsi o a solubilizzarsi correttamente nel fluido principale, ossia gorgogliano in esso, a meno che non si ricorra all’applicazione di un’elevata contropressione nelle unità dell’impianto in cui viene convogliato il liquido arricchito di gas (con uno dei sistemi sopra riportati).

Sono noti inoltre vari procedimenti di separazione di fluidi, che vengono ad esempio realizzati mediante colonne di separazione o di strippaggio, nelle quali, tuttavia, si devono prevedere strutturazioni complesse e dimensioni piuttosto grandi per ottenere i risultati di separazione desiderati.

Scopo principale della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo di miscelazione di due fluidi, un fluido principale e un fluido secondario, il quale consenta di miscelare intimamente i due fluidi in maniera rapida e efficace.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo di miscelazione di fluidi che sia semplice ed economico da realizzare.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di fornire un procedimento di separazione di due fluidi, il quale sia di elevata efficienza, si presti ad essere automatizzato e relativamente facile da realizzare.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di fornire un impianto di miscelazione di due fluidi, il quale sia di elevata affidabilità ed implichi costi modesti di produzione, messa in opera e gestione.

Secondo un primo aspetto della presente invenzione si fornisce un dispositivo di miscelazione di un fluido principale e di un fluido secondario comprendente:

- un corpo tubolare a tenuta di fluido delimitante almeno una bocca di ingresso e una bocca di uscita del fluido principale, in corrispondenza di ciascuna delle quali il dispositivo è ancorabile a rispettivi condotti, e presentante almeno un’apertura di entrata di fluido secondario, ed

- un elemento a setto poroso tubolare inseribile nel corpo tubolare, e in esso sistemabile in modo tale da delimitare con esso un’intercapedine longitudinale in comunicazione di fluido con l’almeno un’apertura di entrata, l’elemento a setto poroso delimitando inoltre un passaggio per il fluido principale in comunicazione di fluido con la bocca di ingresso e con la bocca di uscita.

Secondo un altro aspetto della presente invenzione si fornisce un procedimento per la separazione di un liquido da molecole gassose o volatili, comprendente le seguenti fasi operative:

- predisporre almeno un serbatoio di reazione;

- predisporre il liquido nell’almeno un serbatoio di reazione così da lasciare al di sopra del liquido uno spazio superiore per una fase gassosa;

- alimentare una miscela di liquido e molecole gassose o volatili nel serbatoio di reazione in una posizione in corrispondenza:

del pelo libero di liquido, oppure

nella fase liquida in una zona tale che la pressione dovuta al liquido sovrastante sia inferiore alla pressione parziale di solubilizzazione o discioglimento delle molecole gassose o volatili nel liquido,

cosicché le molecole gassose o volatili risalgano verso l’alto nel serbatoio di reazione;

- alimentare un gas o una miscela gassosa nello spazio superiore così da diminuire la pressione parziale delle molecole gassose o volatili nella fase gassosa;

- scaricare le molecole gassose o volatili dalla fase gassosa a partire dallo spazio superiore;

- scaricare il liquido dal serbatoio di reazione, a partire da un livello tale che il volume tra il punto di estrazione e il fondo del serbatoio di reazione sia inferiore od uguale ad un quinto del volume di liquido presente nel serbatoio.

Ulteriori aspetti e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente dalla seguente descrizione dettagliata di specifici esempi di realizzazione di un dispositivo o impianto secondo la presente invenzione, descrizione fatta con riferimento agli uniti disegni, nei quali:

- le Figure 1 e 1a sono viste, rispettivamente, di lato ed in sezione lungo la traccia I-I di un dispositivo di miscelazione di due fluidi secondo la presente invenzione;

- le Figure 2 e 2a sono viste simili, rispettivamente, alle Figure 1 e 1a di un altro esempio di realizzazione di dispositivo di miscelazione secondo la presente invenzione;

- le Figure 3 e 4 sono viste laterali di dispositivi di miscelazione collegati, rispettivamente, in serie ed in parallelo;

- le Figure da 5 a 8 sono viste schematiche di rispettivi impianti secondo la presente invenzione;

- le Figure da 9 a 12 illustrano altrettanti serbatoi di reazione secondo la presente invenzione.

Negli uniti disegni, parti o componenti uguali o simili sono stati contraddistinti con gli stessi numeri di riferimento.

Nelle Figure 1 e 1a si è illustrato un dispositivo di miscelazione 1 secondo la presente invenzione includente un corpo tubolare a tenuta di fluido 2, il quale delimita una bocca di ingresso 2a e una bocca di uscita 2b per un fluido principale. In corrispondenza di ciascuna bocca 2a, 2b, il dispositivo di miscelazione è ancorabile a rispettive tubazioni. Il corpo tubolare presenta inoltre una o più (due nei disegni) aperture di entrata 2c di un fluido secondario, le quali sono ricavate in corrispondenza di una parete laterale del corpo tubolare. Di preferenza le due aperture 2c sono una da banda opposta all’altra rispetto al setto poroso 3.

Il dispositivo di miscelazione 1 include inoltre una camicia o elemento tubolare a setto poroso 3, che presenta sezione trasversale inferiore rispetto al corpo tubolare ed è montato all’interno, di preferenza in sostanziale parallelismo e coassiale rispetto al corpo tubolare 2, così da delimitare con esso un’intercapedine o spazio anulare SA in comunicazione di fluido con la/e apertura/e di entrata 2c. L’elemento a setto poroso 3 delimita inoltre un condotto interno C di passaggio per il fluido principale, il quale presenta di preferenza sezione trasversale o luce costante e pone in comunicazione di fluido la bocca di ingresso 2a con la bocca di uscita 2b senza sostanziale variazione della sezione.

Vantaggiosamente, le bocche di ingresso 2a e uscita 2b sono costituite ciascuna da una rispettiva boccola 2e con un’estremità flangiata 2d. Ciascuna boccola è inseribile a tenuta, ad esempio tramite due O-ring, nel corpo tubolare 2 e presenta una scanalatura anulare frontale 2g, nella quale è insediabile una rispettiva estremità del setto poroso cavo 3, così da fungere da supporto distanziatore per esso.

Con un tale dispositivo di miscelazione il fluido principale alimentato attraverso le bocche 2a, 2b viene investito da un fluido secondario, alimentato a partire dalla apertura o aperture di entrata 2c per il fluido secondario.

L’aver previsto una doppia entrata per il fluido secondario garantisce un dosaggio più rapido ed una distribuzione più uniforme tra i due fluidi, oltre a facilitare le operazioni di pulizia del dispositivo.

L’elemento poroso 3 sarà di preferenza realizzato in un materiale esente da asperità, non scabroso e che sia facilmente sanitizzabile.

Di preferenza, l’elemento a setto poroso 3 è realizzato in un materiale scelto dal gruppo costituito da polimeri sintetici stabili (sia da un punto di vista chimico che fisico) come ad esempio PE, PP, PVDF e tecnopolimeri, materiali inorganici, ad esempio ceramica o acciaio, ad esempio inossidabile, oppure borosilicati e derivati del vetro.

Il dispositivo di miscelazione secondo l’esempio di realizzazione di Fig.2 e 2a è simile a quello illustrato nelle Figure 1 e 1a, ma il corpo tubolare 2 comprende un tratto intermedio di diametro leggermente maggiore delle sue porzioni di estremità, cosicché si ha una zona di accumulo ZA tra corpo tubolare 2 e setto poroso 3 maggiore di quello dell’esempio illustrato nelle Figure 1 e 1a e che è utile per garantire continuità al processo, in particolare nel caso in cui l’alimentazione di fluido secondario non fosse costante.

Un dispositivo di miscelazione secondo la presente invenzione può essere, ad esempio, usato per la miscelazione di due fluidi in impianti di depurazione, (ad esempio dell’acqua), di trattamento di acque di processo, di approvvigionamento, di potabilizzazione di acqua, di alimentazione di ozono in correnti d’acqua.

Più in particolare, un dispositivo secondo la presente invenzione può essere utilizzato per miscelare un fluido principale liquido con un fluido secondario gassoso. Di preferenza, il fluido principale è un liquido in cui sono disperse molecole gassose o insolubili.

Ancor più preferibilmente, il fluido principale è costituito da una bevanda, nella quale sono disperse molecole di O2, mentre il fluido secondario è costituito da un gas o da miscela gassosa deossigenante, ad esempio includente N2.

Iniettando micro-bolle di gas o miscela gassosa deossigenante in una bevanda si ottiene un dosaggio dinamico, nel quale la superficie di contatto gasmiscela gassosa/bevanda è superiore rispetto ad un dosaggio in condizioni statiche, e ciò consente di ridurre sia i tempi di deossigenazione che la quantità di gas deossigenante.

La bevanda che fluisce all’interno del dispositivo di miscelazione di fatto urta e “taglia” le bolle che entrano nel dispositivo di miscelazione, prima che esse possano propagarsi completamente, e ciò consente di ridurre le loro dimensioni medie e quindi aumenta la superficie di scambio bevanda-miscela gassosa.

Preferibilmente, la velocità lineare di una bevanda nel dispositivo di miscelazione è tra 1 m/s e 4 m/s.

Nella seguente tabella sono illustrati i valori preferiti di velocità lineare della bevanda (m/s) in funzione della velocità di ingresso del gas o della miscela gassosa deossigenante.

Allorché il gas o la miscela gassosa comprende azoto, si è sperimentato che, per abbattere il tasso d’ossigeno nel vino da 8 ppm a meno di 0,5 ppm, deve essere immessa una corrente di gas o miscela gassosa inerte/deossigenante pari a circa 500 nL/min per portate di vino di 13500 l/h.

Con un dispositivo di miscelazione secondo la presente invenzione la sezione di passaggio del fluido principale è pressoché costante. Volendo, si può avere un lieve decremento della sezione di passaggio dalle bocca di ingresso 2a, uscita 2b al condotto C di un’entità pari a circa 1⁄2 pollice, il che determina un aumento della velocità del fluido principale nel condotto e quindi una maggiore efficacia di trascinamento da parte del fluido principale sul fluido secondario, in esso immesso attraverso l’elemento a setto poroso. Come si comprenderà, grazie alla presenza del corpo poroso 3 non si creano turbolenze nel fluido principale e quindi non si limita l’effetto di solubilizzazione o miscibilità in esso delle molecole di fluido secondario.

Nel caso in cui il dispositivo secondo la presente invenzione fosse destinato all’alimentazione di un fluido secondario gassoso in un fluido principale liquido, il fluido secondario passando attraverso il setto poroso 3 verrebbe erogato sotto forma di “micro-bolle” (dimensioni inferiori a 10 micrometri), le quali sarebbero tendenzialmente immiscibili, ma rese solubili o comunque incorporabili nel liquido anche alle normali pressioni di processo (valori tra 200 mBar e 5Bar rispetto alla pressione atmosferica) non essendo quindi necessaria l’applicazione di una contropressione al sistema per ottenere la solubilizzazione o miscelazione dei due fluidi. Inoltre, come sopra precisato, la velocità del liquido aumenterebbe all’entrata nel serbatoio e, in corrispondenza della superficie interna dell’elemento a setto poroso 3, svilupperebbe attrito, il che determinerebbe un trascinamento delle micro-bolle di gas o miscela gassosa al loro ingresso nel condotto C, senza tuttavia sviluppare perdite di carico rilevanti.

In particolare, allorché il fluido principale è costituito da un liquido e da gas (quale ad esempio O2, CO2, ecc.) in esso soluto, le micro-bolle di fluido (gas o miscela gassosa) secondario vanno di fatto in “concorrenza”, vale a dire che presentano le medesime dimensioni molecolari e quindi tendono ad insediarsi nelle posizioni dei gas soluti ed a omogeneizzarsi con essi, per cui è possibile ottenere così una separazione o strippaggio per semplice trascinamento, come sarà spiegato ulteriormente in seguito.

Si può inoltre prevedere l’alimentazione di un fluido secondario costituito da un liquido vettore di molecole gassose alimentabile attraverso la/e apertura/e di entrata 2c. In tale caso, anziché la formazione di micro-bolle si ottiene la “capillarizzazione” del liquido tramite il setto poroso.

Ciò potrebbe, ad esempio, essere sfruttato per miscelare due liquidi uguali, uno presentante in soluzione molecole gassose o volatili in percentuale maggiore rispetto all’altro, come sarà ulteriormente illustrato in seguito, in particolare con riferimento alla Fig.7.

Un gas o miscela gassosa che può essere alimentata in un dispositivo secondo la presente invenzione come fluido principale o come fluido secondario può essere scelta dal gruppo costituito da: gas inerti (ad esempio N2), gas nobili (ad esempio elio, argon, ecc.), gas attivi (quali solforosa - SO2) e loro miscele, quali N2+ SO2, N2+ NH3.

Secondo la presente invenzione si possono prevedere più dispositivi di miscelazione posti in serie (Figura 3) o in parallelo (Figura 4), cosicché sia possibile trattare portate molto differenti tra loro di fluidi principali e secondari in situazioni tra loro diverse.

Secondo un altro aspetto della presente invenzione, si prevede inoltre un procedimento per la separazione di un liquido da molecole gassose o volatili, secondo il quale si predispone un liquido in un serbatoio di reazione 4, cosiddetto stazionatore, mentre il restante spazio superiore del serbatoio sarà destinato a ricevere una fase gassosa. Quindi nel serbatoio di reazione si alimenta una miscela di liquido e molecole gassose o volatili.

Tale alimentazione può essere condotta in corrispondenza del pelo libero di liquido già presente nel serbatoio di reazione 4 oppure nel liquido sottostante. Nel secondo caso, tuttavia, l’alimentazione dovrà essere condotta in una zona tale che la pressione dovuta al liquido sovrastante sia inferiore alla pressione parziale di solubilizzazione o discioglimento delle molecole gassose o volatili nel liquido; se così non fosse le molecole gassose o volatili non si allontanerebbero dal liquido.

La posizione di arrivo del liquido nel serbatoio di reazione 4 secondo la presente invenzione garantisce che le molecole gassose o volatili siano fatte risalire nel serbatoio di reazione.

Nella fase gassosa (porzione superiore del serbatoio) si alimenta invece un gas o una miscela gassosa ad una pressione tale da determinare una diminuzione della pressione parziale delle molecole gassose o volatili nella fase gassosa stessa per favorire quindi l’ulteriore separazione o allontanamento di tali molecole dal volume di liquido.

Le molecole gassose o volatili così separate vengono quindi allontanate dal serbatoio di reazione 4, attraverso un condotto di scarico posto in corrispondenza dello spazio superiore. La posizione dell’uscita verso il condotto di scarico nel serbatoio 4 si trova di preferenza in una posizione distale o comunque angolarmente spostata rispetto all’entrata del gas o miscela gassosa, di preferenza in posizione ad essa diametralmente opposta.

Il liquido che si è separato dalle molecole gassose o volatili viene invece scaricato dal serbatoio ad un livello tale che il volume tra il punto di estrazione e il fondo del serbatoio di reazione sia inferiore od uguale ad 1/5 del volume di accoglimento di fase liquida, di preferenza in corrispondenza del fondo.

Sul pelo libero del liquido nel serbatoio si può formare occasionalmente una zona schiumosa (che può raggiungere anche circa 1/4 o 1/5 del volume del serbatoio), la quale può raggiungere un livello più o meno elevato a seconda della tensione superficiale del liquido ovvero della sua “vocazione” a produrre schiuma (elevata in particolare quando il liquido è costituito da una bevanda pectica, o bevande adittivate di gomma arabica o quando il liquido è ricco di CO2). In tale caso, naturalmente, l’alimentazione di liquido molecole gassose o volatili può essere condotta anche in corrispondenza della schiuma.

Nella realizzazione di un procedimento secondo la presente invenzione non si rilevano spostamenti rilevanti di liquido-gas in senso trasversale nel serbatoio di reazione.

Secondo un procedimento in accordo con la presente invenzione la pressione all’interno del serbatoio di reazione può essere superiore o inferiore alla pressione atmosferica.

Un procedimento secondo la presente invenzione può essere, ad esempio, usato nel settore di impianti di depurazione (acqua), di trattamento di acqua di processo, di approvvigionamento, di potabilizzazione, di alimentazione di ozono in correnti di acqua.

Con riferimento alla Figura 5 si è illustrato un impianto per la realizzazione di un procedimento secondo la presente invenzione comprendente:

- una linea o gruppo erogatore 5 di un fluido principale liquido, ad esempio una bevanda, quale vino;

- una linea o gruppo alimentatore 6 di un fluido secondario gassoso, ad esempio una miscela gassosa deossigenante; e

- un serbatoio di reazione 4.

Di preferenza, l’impianto comprende uno o più dispositivi di miscelazione del liquido con la miscela gassosa (tipicamente dispositivi di miscelazione 1 come quelli illustrati nelle Figure 1, 1a, 2 e 2a), destinati ad intercettare la linea o gruppo erogatore 5 di fluido principale liquido.

In alternativa il liquido prima di essere alimentato al serbatoio di reazione 4 può essere miscelato con un gas od una miscela gassosa (ad esempio nel caso in cui il liquido includa una bevanda da deossigenare e il fluido secondario gassoso includa una miscela gassosa deossigenante) mediante un dispositivo miscelatore noto nel settore (candele porose).

Ancor più preferibilmente, si prevedono mezzi di movimentazione, ad esempio una o più pompe 7 per alimentare il fluido principale liquido (ad esempio una bevanda) lungo il gruppo erogatore 5, e compressori (7a nelle Figure 6 e 7) per il convogliamento del fluido secondario gassoso.

Nell’esempio di realizzazione illustrato, la linea o gruppo erogatore fluido principale liquido (ad esempio vino) 5 comprende:

- un primo tratto o condotto 5a di collegamento di fluido tra un contenitore di accumulo liquido (vino) (non mostrato nei disegni) e il dispositivo di miscelazione 1;

- un secondo tratto o condotto 5b di collegamento di fluido tra il dispositivo di miscelazione 1 e il serbatoio di reazione 4; e

- un terzo tratto o condotto 5c di uscita o erogazione del liquido dal serbatoio di reazione 4, e quindi dall’impianto.

Il gruppo alimentatore fluido secondario gassoso 6 include invece:

- un tratto o condotto 6a di collegamento tra un contenitore o sorgente di gas e l’impianto;

- un tratto o condotto di entrata o immissione 6b di miscela gassosa dal condotto 6a nel dispositivo di miscelazione 1;

- un tratto o condotto 6a di collegamento tra un contenitore o sorgente di gas e l’impianto;

- un secondo tratto o condotto di entrata o immissione 6e di miscela gassosa nel dispositivo di miscelazione 1;

- un tratto o condotto di bypass 6c tra il tratto 6a di collegamento e il tratto di entrata 6b;

- un tratto o condotto di collegamento 6d tra il serbatoio di reazione 4 e il tratto 6a mediante il quale il gas o la miscela gassosa viene alimentata nel serbatoio di reazione 4.

L’impianto include inoltre un condotto di scarico 8 di molecole gassose o volatili separate dal liquido nel serbatoio di reazione 4.

Il liquido viene quindi alimentato al dispositivo di miscelazione 1, miscelato con il gas o miscela gassosa e alimentato al serbatoio di reazione 4.

Si prevedono inoltre regolatori, quali regolatori di pressioni RP, rispettivamente nei tratti 5b, 5c, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 8, e un regolatore di flusso RF sul condotto 6d, nonché sensori S. In particolare, sul tratto 6a si prevede un regolatore di pressione al fine di modulare la pressione ed il volume di gas deossigenante nel dispositivo di miscelazione, mentre sul tratto 5b, 6d e 6c si prevede una valvola, sul tratto 5c valvole e sensori, ad esempio di ossigeno, sul tratto 6d sensori, regolatori di flusso e valvole, ed infine sul tratto 8 sia valvole che sensori.

Di preferenza un impianto secondo la presente invenzione comprende una centralina di controllo a programma CPU, la quale è destinata a ricevere i segnali emessi dai sensori e pilotare, di conseguenza, l’apertura/chiusura dei regolatori di pressione, la modulazione essendo realizzata, ad esempio, in funzione di algoritmi e dei valori rilevati dai sensori.

Con riferimento quindi alla Figura 6, si è illustrato un impianto simile a quello di Figura 5, comprendente oltre al primo dispositivo di miscelazione 1 anche un secondo dispositivo di miscelazione 1b, il quale è destinato ad intercettare il tratto o condotto 5a prima che il liquido sia fatto passare attraverso il dispositivo di miscelazione 1.

L’alimentazione di gas al dispositivo di miscelazione viene effettuata a mezzo di:

- un condotto 6f destinato a mettere in comunicazione di fluido il tratto di scarico 8 con l’entrata miscela gassosa nel dispositivo di miscelazione;

- un condotto di ingresso 6g gas o miscela gassosa nel dispositivo di miscelazione 1b; e

- un condotto o tratto di raccordo 6h tra il condotto 6g e il condotto 6f.

Sui tratti o condotti 6f, 6g e 6h si prevedono rispettivi regolatori di pressione RP. Tale esempio di realizzazione consente di ottimizzare il consumo della miscela gassosa deossigenante utilizzata, che viene, almeno parzialmente, riciclata.

In Figura 7 si è invece illustrato un impianto simile all’impianto illustrato con riferimento alla Fig. 6, in cui si prevede tuttavia un dispositivo di miscelazione liquido-gas 1c destinato a miscelare un fluido principale liquido con un fluido secondario gassoso ed ad alimentare la miscela così ottenuta quale fluido secondario di un dispositivo di miscelazione liquido-gas 1a.

In particolare il terzo dispositivo di miscelazione 1c intercetta la linea o gruppo alimentatore 6 di un fluido secondario gassoso, mentre il fluido principale liquido viene ad esso alimentato a mezzo di un condotto di estrazione o scarico 5d del liquido dal fondo del serbatoio di reazione 4, da una porzione superiore a quella di attacco del condotto 5c al serbatoio di reazione.

Il fluido principale viene invece alimentato al dispositivo di miscelazione 1a mediante la linea di erogazione fluido principale liquido 5.

Tale impianto può ad esempio essere utilizzato per ottenere una migliore o più spinta separazione tra un liquido e molecole volatili o gassose in esso disciolte.

In tal modo, il liquido, dopo essere stato immesso nel serbatoio di reazione, si separa, come sopra descritto, dalle molecole gassose o volatili, e in parte viene estratto dall’impianto (condotto 5c), mentre la restante parte viene inviata nel dispositivo 1c e quindi nel dispositivo 1a per essere poi nuovamente sottoposto a separazione a seguito di sua re-immissione nel serbatoio di reazione. Nel dispositivo 1a quindi si miscelano due correnti di liquido a differenti concentrazioni di molecole gassose e volatili.

Con riferimento quindi alla Figura 8, si è illustrato un impianto simile a quello illustrato in Fig. 5, in cui si prevedono due serbatoi di reazione 4 collegati in parallelo, in cui il fluido principale liquido viene immesso mediante condotti di diramazione del condotto o tratto 5b, e le cui uscite sono a due a due convogliate in condotti comuni. Tale impianto consente, tra l’altro, di variare velocemente e agevolmente il tipo di bevanda da trattare, ad esempio agendo opportunamente sul livello di valvole poste sui condotti di aspirazione e mandata ai serbatoi e sull’elaboratore (software) di gestione impianto.

Con riferimento ora alla Figura 9, si è illustrato un serbatoio di reazione 4a includente un’unita di erogazione bevanda comprendente un tubo flessibile 11, un’estremità del quale è in comunicazione di fluido con il secondo tratto 5b, mentre l’altra sua estremità è in comunicazione di fluido con una testa di erogazione 11a montata scorrevole su di un’asta 11b, ad esempio verticale, ergentesi dalla superficie interna della base del serbatoio di reazione 4a.

In Figura 10 si è invece illustrato un serbatoio di reazione 4b, includente un’unità di erogazione fluido principale liquido a più spezzoni di tubazioni 12 tra di loro articolate e in comunicazione di fluido con il secondo tratto o condotto 5b. Lo spezzone, in uso, superiore, è destinato a supportare una testa di erogazione, includente, ad esempio un’ampolla o similare 13. L’ampolla, allorché spostata verticalmente in seguito ad una variazione di livello del liquido, trascina con sé e comanda l’articolazione reciproca degli spezzoni 12.

Negli esempi di realizzazione illustrati nelle Figure 9 e 10, dal momento che il livello dell’unità di erogazione varia in funzione del fluido presente nel serbatoio, può di preferenza essere utilizzata una pompa di mandata fluido principale liquido a velocità fissa.

Con riferimento alle Figure 11 e 12, si sono illustrati rispettivi serbatoi di reazione, rispettivamente, 4c e 4d includenti un’unità di erogazione comprendente, rispettivamente, un tubo 14 che si erge da una superficie interna della base del serbatoio di reazione e una tubazione 15 configurata a L montata girevole attorno ad un asse sostanzialmente orizzontale su una superficie interna laterale del serbatoio di raccolta.

Tali unità di erogazione 4c, 4d sono più economiche e semplici da realizzare di quelle illustrate con riferimento agli esempi di realizzazione illustrati nelle Figg.9 e 10, ma, per mantenere il livello di erogazione liquido nel serbatoio in corrispondenza del pelo libero del liquido, devono essere dotate di una pompa di mandata a velocità variabile nonché un sensore di livello, ad esempio analogico che restituisca in tempo reale l’altezza del fluido all’interno del serbatoio.

Nei serbatoi di contenimento 4c e 4d viene mantenuto costante il battente di miscela gassosa al di sopra del pelo libero di liquido.

Con un serbatoio di contenimento secondo gli esempi di realizzazione illustrati nelle Figure da 9 a 12 è possibile inserire il liquido in corrispondenza del pelo libero del liquido e quindi rilasciare molecole gassose o volatili in esso disciolte più agevolmente, in quanto la pressione in corrispondenza della zona di immissione, non è incrementata dal battente di liquido soprastante.

Nel serbatoio di reazione 4 si possono inoltre prevedere gruppi di laminazione di liquido. Secondo tale variante, il liquido viene immesso d’alto e forzato dal gruppo di laminazione a passare attraverso un percorso tortuoso, ottenendo così una migliore separazione liquido-gas (ad esempio vino-ossigeno).

Qualora un impianto secondo la presente invenzione fosse utilizzato per la deossigenazione del vino, sarebbe possibile ridurre la percentuale d’ossigeno disciolto nel vino anche al di sotto di 0,2 ppm, indipendentemente dalla percentuale di ossigeno nel vino in ingresso (che può presentare anche valori di 4 - 5 ppm o superiori), senza che si abbia perdita d’aromi e solforosa (nel caso del vino) nel prodotto in uscita.

Un impianto secondo la presente invenzione è particolarmente adatto a realizzare la deossigenazione del vino. Nella seguente tabella si sono indicati i valori preferiti delle variabili di processo al fine di garantire un corretto funzionamento dell’impianto e quindi una corretta deossigenazione di una corrente di vino.

Al crescere della micrometria dei pori dell’elemento poroso e quindi della dimensione delle bolle di miscela gassosa immessa nel dispositivo di miscelazione, e a parità di quantità di gas o miscela gassosa iniettata, la superficie di contatto bevanda-miscela gassosa diminuisce.

La differenza di pressione tra bevanda e miscela gassosa deve essere monitorata e mantenuta ad una valore tale da evitare che gli aromi nobili (e solforosa nel caso del vino) nella bevanda siano estratti.

Un impianto secondo la presente invenzione, può essere immesso in linea (per esempio su una linea d’imbottigliamento di vino) o durante una qualunque fase della lavorazione (ad esempio in travaso) del vino, ed è adatto a trattare portate di vino costanti o variabili.

Si può prevedere ad esempio un sistema di controllo PID (Proporzionale-Integrale-Derivativo), il quale in combinazione con un algoritmo di regolazione controlla le variabili di impianto.

L’operatore quindi in funzione di due fluidi da trattare, imposta il tipo di trattamento, e la CPU, di conseguenze regola le variabili di impianto.

Nel caso in cui un impianto secondo la presente invenzione dovesse essere utilizzato quale impianto di deossigenazione di vino, si potrebbe ad esempio stabilire che la pressione d’immissione del gas deossigenante sia proporzionale (secondo un parametro “k” impostabile con 3 decimali) alla pressione del vino, prevedendo poi opportune correzioni (addendi correttivi pesati da parametri anch’essi impostabili a, b, c, d, e) proporzionali a loro volta ad altre variabili di processo, quali temperature, portate, percentuale d’ossigeno nel vino in ingresso, differenza tra ossigeno in uscita ed ossigeno desiderato, eccetera.

Si può prevedere una porzione della memoria della CPU nella quale sono memorizzabili le variabili e la gestione dei regolatori in funzione del tipo di fluido principale e secondario, cosicché si può rapidamente ed efficacemente passare dal trattamento di due fluidi al trattamento di altri fluidi o degli stessi fluidi presentanti portate, temperatura o pressioni differenti.

Secondo la presente invenzione si possono usare sensori, controllori secondo lo stato dell’arte, ad esempio:

- un sensore elettromagnetico, il quale invia un segnale, ad esempio in corrente “4.20 mA” alla centralina;

- sensori di percentuale di ossigeno di tipo amperometrico, i quali sono in comunicazione elettrica con la CPU a mezzo di bus di campo, i quali garantiscono che il segnale non sia degradato o alterato.

A titolo esemplificativo, qui di seguito si sono indicati i dati e i risultati di prova di procedimento di deossigenazione di vini con un impianto come quello illustrato in Fig.5.

1) Imbottigliamento di vino Pinot Grigio

Si è alimentato un vino Pinot Grigio avente una portata media pari a circa 14000 litri/ora, presentante una temperatura di circa 21°C, una pressione di circa 300 mBar e una percentuale di ossigeno pari a circa 0,8 ppm. Tale corrente è stata miscelata nel dispositivo di miscelazione 1 con un gas deossigenante inerte di composizione 99,8% ad una pressione pari a circa 400 mBar e ad una temperatura pari a circa 24°C.

Il gas deossigenante è stato immesso ad una portata pari a circa 700 nL al minuto nell’impianto, parte (circa 80%) della quale, è stata alimentata direttamente nel serbatoio di reazione 4, mentre l’altra parte è stata alimentata al dispositivo di miscelazione.

Il vino è stato alimentato e mantenuto nel serbatoio di reazione per un tempo cosiddetto “di stazionamento” di circa 15 minuti, dopodiché è stato scaricato e presentava in uscita un tasso d’ossigeno pari a circa 0,2 ppm.

2) Imbottigliamento di vino Chardonnay

Si è alimentato un vino Chardonnay ad una portata media pari a circa 13000 litri/ora, presentante una temperatura di circa 19°C, una pressione di circa 270 mBar ed una percentuale di ossigeno pari a circa 1,2 ppm. Tale corrente è stata miscelata nel dispositivo di miscelazione 1 con un gas deossigenante inerte di composizione 99,8% ad una pressione pari a circa 360 mBar e ad una temperatura pari a circa 24°C.

Il gas deossigenante è stato immesso ad una portata pari a circa 600 mL al minuto nell’impianto, parte della quale (circa 80%) è stata alimentata direttamente nel serbatoio di reazione, mentre l’altra parte è stata alimentata al dispositivo di miscelazione.

Il vino è stato alimentato e mantenuto nel serbatoio di reazione per un tempo pari a circa 15 minuti, dopodiché è stato scaricato e presentava in uscita un tasso d’ossigeno pari a circa 0,3 ppm.

Un impianto secondo la presente invenzione allorché usato per la deossigenazione di una corrente di vino può essere gestito mediante un programma di elaborazione ed è stato studiato per rendere semplice ed efficace l’adattamento e la regolazione delle variabili di processo.

Il programma di elaborazione può svolgere le seguenti operazioni:

- gestisce tutte le fasi di lavaggio e sanitizzazione impianto;

- determina l’alimentazione della miscela gassosa o gas deossigenante; - controlla la pressione e la portata d’immissione della miscela o gas deossigenante, in funzione delle variabili di processo (es. tipo e condizioni del vino), così da ottenere la percentuale d’ossigeno disciolto nel prodotto in uscita ad un valore o intervallo di valori predeterminato.

- memorizza ogni variabile d’impianto ed ogni operazione su di esso eseguita consentendo anche la condivisione dati in rete.

Il dispositivo e l’impianto sopra descritti sono suscettibili di numerose modifiche e varianti entro l’ambito di protezione definito dal tenore delle rivendicazioni.

Claims (18)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di miscelazione di un fluido principale e di un fluido secondario comprendente: - un corpo tubolare (2) a tenuta di fluido delimitante almeno una bocca di ingresso (2a) e una bocca di uscita (2b) del fluido principale, in corrispondenza di ciascuna delle quali detto dispositivo è ancorabile a rispettivi condotti, e presentante almeno un’apertura di entrata (2c) di fluido secondario, ed - un elemento a setto poroso tubolare (3) inseribile in detto corpo tubolare (2), e in esso sistemabile in modo tale da delimitare con esso un’intercapedine longitudinale (SA; ZA) in comunicazione di fluido con detta almeno un’apertura di entrata (2c), detto elemento a setto poroso (3) delimitando inoltre un passaggio (C) per il fluido principale in comunicazione di fluido con detta bocca di ingresso (2a) e con detta bocca di uscita (2b).
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto passaggio (C) presenta sezione trasversale costante.
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detta intercapedine longitudinale (SA, ZA) comprende un’intercapedine anulare.
4. 4. Dispositivo secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detto corpo tubolare (2) e detto elemento a setto poroso tubolare (3) sono coassiali.
5. 5. Dispositivo secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che in detto corpo tubolare sono ricavate almeno due aperture di entrata (2c) di fluido secondario.
6. 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che dette almeno due aperture (2c) sono una da banda opposta all’altra rispetto a detto setto poroso (3).
7. 7. Dispositivo secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detto elemento a setto poroso (3) è realizzato in un materiale scelto dal gruppo costituito da polimeri sintetici stabili, materiali inorganici, borosilicati, derivati del vetro, acciaio inossidabile.
8. 8. Dispositivo secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che dette bocche di ingresso (2a) e uscita (2b) sono costituite ciascuna da una rispettiva boccola (2e), ciascuna boccola essendo ancorabile a detto corpo tubolare (2) e presentando una scanalatura anulare frontale (2g), nella quale è insediabile una rispettiva estremità di detto elemento setto poroso (3).
9. 9. Procedimento per la separazione di un liquido da molecole gassose o volatili, comprendente le seguenti fasi operative: - predisporre almeno un serbatoio di reazione (4); - predisporre detto liquido in detto almeno un serbatoio di reazione (4) così da lasciare al di sopra del liquido uno spazio superiore per una fase gassosa; - alimentare una miscela di liquido e molecole gassose o volatili in detto serbatoio di reazione (4) in una posizione in corrispondenza: del pelo libero di liquido, oppure nella fase liquida in una zona tale che la pressione dovuta al liquido sovrastante sia inferiore alla pressione parziale di solubilizzazione o discioglimento di dette molecole gassose o volatili in detto liquido, cosicché dette molecole gassose o volatili risalgano verso l’alto nel serbatoio di reazione (4); - alimentare un gas o una miscela gassosa in detto spazio superiore così da diminuire la pressione parziale di dette molecole gassose o volatili in detta fase gassosa; - scaricare dette molecole gassose o volatili da detta fase gassosa a partire da detto spazio superiore; - scaricare detto liquido da detto serbatoio di reazione (4), a partire da un livello tale che il volume tra il punto di estrazione e il fondo di detto serbatoio di reazione sia inferiore od uguale ad un quinto del volume di liquido presente in detto serbatoio (4).
10. 10. Procedimento secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che dette molecole gassose o volatili vengono scaricate da una zona distale dalla porzione di alimentazione di detto gas o miscela gassosa nel serbatoio.
11. 11. Procedimento secondo la rivendicazione 9 o 10, caratterizzato dal fatto che detta fase di scaricamento di detto liquido avviene in corrispondenza del fondo di detto serbatoio di reazione (4).
12. 12. Impianto per il trattamento di due fluidi per la realizzazione di un procedimento secondo una qualunque delle rivendicazioni da 9 a 11, caratterizzato dal fatto di comprendere: - almeno un serbatoio di reazione (4), - una linea o gruppo erogatore (5) di un fluido principale liquido destinata ad alimentare detto fluido principale a detto serbatoio di reazione (4) e a scaricare liquido da detto serbatoio di reazione (4); - una linea o gruppo alimentatore (6) di un fluido secondario gassoso destinata ad alimentare detto fluido principale a detto serbatoio di reazione (4); e - un condotto di scarico 8 di molecole gassose o volatili separate dal liquido nel serbatoio di reazione (4).
13. 13. Impianto secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un dispositivo di miscelazione di detto fluido principale liquido con detto fluido secondario gassoso, destinato ad intercettare detta linea o gruppo erogatore (5) di detto fluido principale liquido, detta linea o gruppo alimentatore (6) di un fluido secondario gassoso comprendendo almeno un condotto di entrata o immissione (6b) di gas o miscela gassosa in detto dispositivo di miscelazione e almeno un condotto di convogliamento (6d) di gas o miscela gassosa in detto serbatoio di reazione.
14. 14. Impianto secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un secondo dispositivo di miscelazione (1b), destinato ad intercettare detta linea o gruppo erogatore (5) di detto fluido principale liquido, detto impianto includendo almeno un condotto (6f) destinato a mettere in comunicazione di fluido detto condotto di scarico (8) con detto secondo dispositivo di miscelazione.
15. 15. Impianto secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno: - un dispositivo di miscelazione liquido-gas (1c) destinato a miscelare un fluido secondario gassoso ed un fluido principale liquido ad esso alimentato a mezzo di un condotto di estrazione o scarico (5d) di liquido dal fondo di detto serbatoio di reazione (4); - un dispositivo di miscelazione liquido-liquido (1a) destinato a miscelare un fluido principale liquido (5) alimentato da detta linea o gruppo erogatore (5) di un fluido principale liquido con la miscela in uscita da detto dispositivo di miscelazione liquido-gas (1c), e destinato ad alimentare una miscela di fluido principale liquido e fluido secondario gassoso a detto serbatoio di reazione.
16. 16. Impianto secondo la rivendicazione 13, 14 o 15, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di miscelazione è un dispositivo di miscelazione secondo una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 8.
17. 17. Impianto secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni da 12 a 16, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un serbatoio di reazione (4a) includente un’unita di erogazione comprendente un tubo flessibile (11), un’estremità del quale è in comunicazione di fluido con detta linea o gruppo erogatore (5) di detto fluido principale liquido, mentre l’altra sua estremità è in comunicazione di fluido con una testa di erogazione (11a) montata scorrevole su di un’asta (11b) ergentesi da una superficie interna di detto serbatoio di reazione (4a).
18. 18. Impianto secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni da 12 a 16, caratterizzato dal fatto che con detta linea o gruppo erogatore (5) di detto fluido principale liquido, include una pluralità di spezzoni di tubazioni (12) tra di loro articolati e in comunicazione di fluido con detta linea di erogazione fluido principale liquido, destinati a supportare un’ampolla o similare 13.